重庆市第十一中学高二下学期期中物理试题

2020~2021学年重庆市南岸区第十一中学高二下学期期中物理试卷（满分：100分）一、选择题（共十二题：共48分）1.关于电磁感应，下列叙述不正确的是（）A.发电机、变压器都是利用电磁感应原理制成的B.只要闭合导体回路内的磁通量发生变化，就一定要产生感应电流C.楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现D.穿过回路的磁通量越大时，产生的感应电动势也一定越大【答案】D【解析】【详解】A．发电机、变压器都是利用电磁感应原理制成的，A正确，不符合题意；B．只要闭合导体回路内的磁通量发生变化，就一定会产生感应电流，B正确，不符合题意；C．楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，C正确，不符合题意；D．穿过闭合导体回路的磁通量变化越快，产生的感应电动势就越大，D错误，符合题意。故选D。2.物理学的基本理在生产、生活中有着广泛的应用，下述应用中，不是应用电磁感应的是（）A.电饭煲B.用无线充电器给手机充电C.电磁炉D.安检时用金属探测仪检测旅客是否带有金属物品【答案】A【解析】【详解】A．电饭煲利用电流热效应，故A符合题意；B．无线充电器给手机充电是利用变化的电磁场，应用了电磁感应现象，故B不符合题意；C．电磁炉是利用锅底在磁场中产生涡流而产生的，应用了电磁感应现象，故C不符合题意；D．金属探测器是利用电磁感应而产生涡流现象而工作的，属于电磁感应现象，故D不符合题意。故选A。3.一个阻值不随温度变化的电热器接在100V的直流电压上，消耗的电功率为；当把它接到一个正弦交流电压上时消耗的电功率为，则该交流电压的最大值为（）A.50V B. C.100V D.【答案】B【解析】【详解】设电热器的电阻为R，一个阻值不随温度变化的电热器接在100V的直流电压上，消耗的电功率为P；根据电功率定义得当把它接到一个正弦交流电压上时消耗的电功率为，则解得所以该正弦交流电压最大值为故选B。4.核磁共振成像是一种人体不接触放射线，对人体无损害，可进行人体多部位检查的医疗影像技术。基本原理：当外来电磁波满足一定条件时，可使处于强磁场中的人体内含量最多的氢原子吸收电磁波的能量，去掉外来电磁波后，吸收了能量的氢原子又把这部分能量以电磁波的形式释放出来，形成核磁共振信号。由于人体内各种组织所含氢原子数量不同，或同种组织正常与病变时所含氢原子数量不同，释放的能量亦不同，将这种能量信号通过计算机转换成图像，就可以用来诊断疾病。下列关于人体内氢原子吸收的电磁波能量的说法正确的是（）A.任何频率的电磁波氢原子均可吸收B.频率足够高的电磁波氢原子才吸收C.能量大于的电磁波氢原子才能吸收D.氢原子只能吸收某些频率的电磁波【答案】D【解析】【详解】根据玻尔理论，只有能量刚好等于氢原子两个能级差的光子（电磁波）才能被氢原子吸收，故选D。5.一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的电动势e随时间t变化的图像如图所示，下列说法中正确的是（）A.t＝0时，穿过线圈平面的磁通量为零B.此交流电在每1s内电流方向改变50次C.耐压值为220V的电容器能够直接接在该交变电动势上D.t＝时，穿过线圈平面的磁通量为零【答案】D【解析】【详解】A．t＝0时，感应电动势为零，此时线圈处在中性面上，线圈平面与磁场方向垂直，通过线圈的磁通量最大，故A错误；B．交变电流的周期，在一个周期内电流改变两次，故1s内电流方向改变100次，故B错误；C．交变电动势的最大值为，耐压值为220V的电容器不能直接接在该交变电动势上，故C错误；D．t＝时，线圈平面与中性面垂直，穿过线圈平面的磁通量为零，故D正确；故选D。6.远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，当用户用电器的总功率增大时，下列判断正确的是（）A.降压变压器的输入电压升高B.降压变压器的输出电压降低C.升压变压器的原线圈中的电流保持不变D.输电线上损耗的电功率减小【答案】B【解析】【详解】ABC．用户用电的总功率增加，则根据，，可知用户电流增大，输电电流增大，升压变压器副线圈电流也增大，根据，可知升压变压器原线圈电流也增大。发电机输出电压不变则升压变压器原副线圈电压值不变。输电电流增大则根据可知输电损失电压增大，降压变压器的输入电压减小，输出电压也降低。故AC错误，B正确；D．输电电流增加，则损耗电功率也随之增大，故D错误。故选B。7.如图，平行光滑导轨左端电阻为R，其它电阻不计。匀强磁场垂直纸面向里。原来静止的导体棒MN受向右恒力F作用而向右运动。则回路中感应电流I随时间变化的图象是（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【分析】考查法拉第电磁感应定律。【详解】导体棒上产生的感应电动势为：E=BLv电路中电流：导体棒所受安培力：联立可得：对棒有：所以导体棒做加速度逐渐减小的加速运动，最后匀速，因为电流与速度成正比，C正确，ABD错误。故选C。8.图中两个互相连接的单匝金属环的缺口小到可以忽略不计，细环的电阻是粗环电阻的2倍，理想变压器的原线圈（匝数n1=100）接在正弦交流电源上，当细环套在铁芯上时，A、B两点间的电压的有效值为，则加在原线圈两端电压的有效值为（）A.20V B.30V C.40V D.60V【答案】D【解析】【详解】根据变压器原理可知两个相互连接的单匝金属环，细环充当电源，则A、B两点间的电压为粗环的电压值代入数据得故选D。9.下列现象中表明光具有粒子性有（）A.光的干涉 B.光的衍射 C.光电效应 D.康普顿效应【答案】CD【解析】【详解】A．光的干涉表明光具有波动性，故A错误；B．光的衍射表明光具有波动性，故B错误；C．光电效应表明光具有粒子性，故C正确；D．康普顿效应表明光具有粒子性，故D正确。故选CD。10.下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（）A.图(甲)：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B.图(乙)：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的C.图(丙)：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子D.图(丁)：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性【答案】AB【解析】【详解】A．图(甲)为黑体辐射的实验规律，为了解释这一实验规律，提出能量子概念，选项A正确；B．图(乙)为氢原子的能级图，氢原子处于不同能级间跃迁时辐射或吸收一定频率的光子，所以原子发射光子的频率也是不连续的，选项B正确；C．图(丙)是α粒子散射实验结果，证明了原子的核式结构，选项C错误；D．图(丁)是电子束通过铝箔后的衍射图样，说明了电子的波动性，选项D错误。故选AB。11.图中T是绕有两组线圈的闭合铁心，线圈的绕向如图所示，D是理想的二极管，金属棒ab可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行，磁场方向垂直纸面向里，若电流计G中有电流通过，则ab棒的运动可能是（）A.向左匀速运动 B.向右匀速运动C.向左匀加速运动 D.向右匀加速运动【答案】C【解析】【详解】AB．ab棒若做匀速移动，ab棒产生稳定的感应电动势，在右边的回路中产生稳定的感应电流，则左边线圈中产生稳定的磁场，在左边线圈中不产生感应电流，故AB错误；C．导体棒向左加速移动，感应电流逐渐增大，根据右手定则，感应电流的方向由a到b，根据右手螺旋定则，在右边线圈中产生从上到下的磁场，则在左侧线框中产生从下到上的磁场且不断增强，根据楞次定律，通过电流计的电流方向从上到下，正好正向通过二极管，故C正确；D．导体棒向右加速移动，感应电流逐渐增大，根据右手定则，感应电流的方向由b到a，根据右手螺旋定则，在右边线圈中产生从下到上的磁场，则在左侧线框中产生从上到下的磁场且不断增强，根据楞次定律，通过电流计的电流方向应该从下到上，但是由二极管反向电阻很大，因此电路中无电流，故D错误。故选C12.图中虚线框内为某同学设计的家庭电路保护装置的结构示意图，闭合铁芯左侧上的线圈由电源两根输入线（火线和零线）并行绕成。当右侧线圈中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K（K被吸起后，它不能自动回位，只能手动接通），从而切断电路起到保护作用。为了演示该装置的保护作用，他又进一步设计了图示的模拟电路（图中电源为交流电源，模拟人为金属玩偶）。关于这个模拟电路的实验结果，以下正确的是（）A.若只闭合开关S1，K将被吸起B.若闭合S1后再闭合开关S2，K将被吸起C.若闭合S1后再闭合开关S3，K将被吸起D.如果换成稳压直流电源，闭合S1后再闭合开关S3，K也将被吸起【答案】CD【解析】【详解】AB．流过开关S1、S2的电流流过线圈时，在线圈中产生的磁场大小相等，方向相反，总磁通量是0；所以副线圈中没有感应电流，K不会被吸起，故AB错误；C．若闭合S1后再闭合开关S3，当S3的电路中电流过大时，电磁铁的磁性将会增强，副线圈中产生感应电流，K将被吸起，故C正确；D．如果换成稳压直流电源，若闭合S1后再闭合开关S3，电磁铁的磁性将会增强，副线圈中产生感应电流，K将被吸起，故D正确。故选CD。二、实验题（共二题：共12分）13.李老师在课堂上演示了如图所示的实验，电源电动势为，人两手间电阻设为200kΩ，L为自感系数很大的电感线圈。当开关S1和S2都闭合稳定时，电流表A1、A2的示数分别为和。当断开S2，闭合S1，电路稳定时电流表A1、A2的示数都为。实验前先将两开关都断开。（1）以下操作能使人有触电感觉的是（）A.先将S1和S2闭合，稳定后再突然断开S1B.先将S1和S2闭合，稳定后再突然断开S2C.保持S2断开，先闭合S1，稳定后再突然断开S1D.由于电源电动势只有，无论怎样操作都不会使人有触电的感觉（2）保持S2断开，先闭合S1待稳定后突然打开S1，此时A、B两点中电势较高的点是______点，A、B间瞬时电压的最大值为______kV（保留三位有效数字）。【答案】①.C②.A③.100【解析】【详解】（1）[1]A．当开关S1和S2都闭合稳定时，电流表A1、A2的示数分别为和，电源电动势为，人两手间电阻为200kΩ可知流过人体的电流值几乎可以忽略不计。可知流过灯泡的电流为，若忽略电源内阻，根据欧姆定律可知，灯泡与线圈的电阻值，当电路稳定后再突然断开S1时，线圈灯泡构成新的回路，由于线圈的自感作用，线圈中的电流由先前的稳定值逐渐减小为0，此时人与灯泡并联，线圈在新回路中产生的自感电动势比较小，人不能产生触电的感觉，A错误；

B．先将S1和S2闭合，稳定后再突然断开S2时，线圈与电源仍然构成回路，操作对线圈的回路没有影响，线圈不产生比较大的自感电动势，B错误；

CD．保持S2断开，当开关闭合后，电感线圈与同学们并联，由于电源电动势为，人两手间电阻为200kΩ，所以流过人的电流很小。当断开S1时，线圈与人串联，由于电感线圈电流突然减小到几乎等于0，线圈中将产生很高的瞬间电压，人身体有触电的感觉，C正确，D错误。

故选C。

（2）[2]保持S2断开，先闭合S1待稳定后突然打开S1，因电流的减小，线圈中发生自感现象，产生感应电动势，该感应电动势的效果阻碍电流的减小，则线圈可以等效为一个电源的作用，该等效电源产生的自感电动势使得人与线圈构成的回路中的电流由先前的稳定值逐渐减小，即通过线圈电流方向由B到A，可知此时A、B两点中电势较高的点为A；

[3]当突然打开S1，人与线圈构成新回路，由于自感，线圈中的电流在人与线圈构成的回路中的电流由先前的稳定值逐渐减小，即经过人的电流的最大值为，而人的电阻为200kΩ，由欧姆定律有U=IR=0.5×200kV=100kV14.在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：A.电池（电动势约为，内电阻约）B.电流表G偏电流3mA，内阻Rg＝10Ω）C.电流表A（，内阻约为）D.滑动变阻器R1（0~200Ω，1A）E.滑动变阻器R2（0~10Ω，2A）F.定值电阻R3（990Ω）G.开关、导线若干（1）请画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图____________。（2）为方便且能较准确地进行测量，应选用的滑动变阻器是______（选填R1或R2）。（3）某同学根据他所设计的实验测出了6组I1（电流表G的示数）和I2（电流表A的示数），并将这6组数据绘在反映I1和I2关系的坐标纸中，如图所示，由此可求得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝______Ω。【答案】①.②.R2③.④.【解析】【详解】（1）[1]由于没有电压表，可以用电流计G和定值电阻R3串联充当电压表，利用伏安法测定一节干电池的电动势和内阻，因为干电池内阻较小，故采用电流表外接法，实验电路如下图所示：

（2）[2]实验中应选用较小阻值的滑动变阻器，有利于电流的改变和电流表的读数，故滑动变阻器应选R2。（3）[3][4]由实验电路可知，路端电压U=I1（rg+R3）因为rg+R3=10Ω+990Ω=1000Ω，纵坐标的单位为mA，由1000Ω•1mA=1000Ω×10-3A=1V，可得纵坐标的数值就代表路端电压的大小。

由图象可知，其纵截距为b斜率的绝对值为故电动势E=145V内阻r三、计算题（共四题：共40分）15.一群氢原子处于量子数n=4的能级状态，氢原子的能级图如图所示，则：（1）氢原子可能发射几种频率的光子；（2）氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光子的能量是多少电子伏；（3）用（2）中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的最大初动能是多大。金属铯钙镁钛逸出功W/eV【答案】（1）6；（2）；（3）铯，【解析】【详解】（1）可能发射种频率的光子。（2）由玻尔的跃迁规律可得光子的能量为（3）只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属上时才能发生光电效应。根据爱因斯坦的光电效应方程可得光电子的最大初动能为16.如图所示，匀强磁场的磁感强度为B＝，边长为L＝20cm的正方形线圈abcd，匝数N＝100匝，线圈电阻为R＝1Ω。绕对称轴OO´垂直于磁感线匀速转动，角速度。求：（1）从图示位置开始计时，线框内感应电动势e的瞬时表达式；（2）从图示位置转过90°的过程中，通过导线横截面的电量为多少？（3）从图示位置转过90°的过程中，驱动力对线圈做的功为多少？【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）感应电动势最大值图示位置线圈平面与中性面垂直，从图示位置开始计时，线框内感应电动势瞬时表达式为（2）从图示位置转过90°的过程中，通过导线横截面的电量为（3）该交变电流的有效值为从图示位置转过90°的过程中，驱动力对线圈做的功为17.如图甲（俯视图）所示，水平面上有一个多匝圆形线圈，通过导线与足够长的光滑水平导轨相连，线圈内整个区域存在随时间均匀增大的匀强磁场，磁场方向竖直向上，其磁感应强度B1随时间变化图像如图乙所示.平行光滑金属导轨MN。M´N´相距L，并处于磁感应强度大小为B2、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中；一导体棒PQ垂直于导轨水平放置，由静止释放。已知：导轨相距L＝，线圈匝数N＝50，面积S＝2，线圈总电阻R1＝，磁感应强度B2＝，PQ棒质量m＝，棒的电阻R2＝，其余电阻不计。求：（1）PQ棒速度为零时，PQ棒中的电流I的大小及方向；（2）刚释放PQ棒时，PQ棒的加速度的大小和方向；（3）PQ棒的最大速度的大小。【答案】（1）2A；（2）2；（3）【解析】【详解】（1）PQ棒速度为零时，根据法拉第电磁感应定律根据闭合电路定律得解得I=2A根据楞次定律知，感应电流方向从P到Q；（2）刚释放PQ棒时，由牛顿第二